一、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蒸汽滲透
 。ㄒ唬﹪o(hù)結(jié)構(gòu)的蒸汽滲透與計(jì)算
  圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部水蒸氣的遷移現(xiàn)象稱為蒸汽滲透。水蒸氣在材料中的滲透機(jī)理是比較復(fù)雜的,比傳熱(能量轉(zhuǎn)移)過程要復(fù)雜得多。在建筑設(shè)計(jì)中,為了了解圍護(hù)結(jié)構(gòu)的濕狀況,粗略分析水蒸氣的滲透量,以檢驗(yàn)材料內(nèi)部有無冷凝產(chǎn)生,對(duì)水蒸氣的滲透擴(kuò)散過程作了很多簡化,認(rèn)為蒸汽滲透是穩(wěn)定條件下單純由水蒸氣分壓力差作用下的純濕傳導(dǎo)過程。如果外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的兩側(cè)存在水蒸氣分壓力差,水蒸氣就會(huì)從壓力高的一側(cè)通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)向壓力低的一側(cè)滲透。蒸汽滲透強(qiáng)度,即在單位時(shí)間內(nèi)通過單位截面積的蒸汽量,與室內(nèi)外的水蒸氣分壓力差成正比,與滲透過程中受到的阻力成反比,按式(1—39)計(jì)算:
  式中ψ——蒸汽滲透強(qiáng)度,g/(㎡·h);
  Ho——圍護(hù)結(jié)構(gòu)的總蒸汽滲透阻,㎡.h.Pa/g;
  Pi——室內(nèi)空氣的水蒸氣分壓力,Pa;
  Pe——室外空氣的水蒸氣分壓力,Pa.
  圍護(hù)結(jié)構(gòu)的總蒸汽滲透阻Ho,按式(1—40)確定:
  式中δi——第i層材料的厚度,m;
  μi——第i層材料的蒸汽滲透系數(shù),g/(m·h.Pa),i=1,2,3,…,n.
  同結(jié)構(gòu)材料層蒸汽滲透阻相比,圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)外表面的蒸汽滲透阻是微小的,所以在計(jì)算總蒸汽滲透阻時(shí)忽略不計(jì)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)外表面的水蒸氣分壓力,可近似地取為室內(nèi)外空氣的水蒸氣分壓力。封閉空氣間層的蒸汽滲透阻取為零,某些薄片材料和涂層材料的蒸汽滲透阻見《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》。
 。ǘ┱羝麧B透系數(shù)
  蒸汽滲透系數(shù)表明材料的透汽能力,定義為lm厚的物體,兩側(cè)水蒸氣分壓力差為1Pa,單位時(shí)間內(nèi)通過l㎡面積滲透的水蒸氣量。它與材料的密實(shí)程度、溫度和相對(duì)濕度有關(guān)。材料的孔隙率越大,透汽性就越強(qiáng)。同種材料密度越大,孔隙率就越小,透汽性也就越差。例如密度為500kg/m3和700kg/m3的加氣混凝土蒸汽滲透系數(shù)分別為μ=11.1X10-5g/(m·h.Pa)和μ=9.98X10-5g/(m·h.Pa)。
  同種密度不同種材料的蒸汽滲透系數(shù)不一定相同,例如密度同是1700kg/m3的粉煤灰陶;炷痢⑺嗌皾{和輕砂漿磚砌體的μ值分別是μ=1.88X10-5g/(m·h.Pa)、9.75X10-5g/(m·h.Pa)和12.0X10-5g/(m·h.Pa)。這是因?yàn)椴牧瞎羌艹煞值拿芏炔煌,以致材料孔隙率不同的緣故。因此,某些密度小孔隙率低的輕質(zhì)材料也具有較低的蒸汽滲透系數(shù),如聚苯乙烯泡沫塑料μ=1.60X10-5g/(m·h.Pa),和鋼筋混凝土μ=1.58X10-5g/(m·h.Pa)接近。
  玻璃和金屬板材的蒸汽滲透系數(shù)為零,可以起到隔絕蒸汽的作用。此外,用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔汽的材料還有卷材和瀝青材料,其蒸汽滲透系數(shù)較低,如瀝青混凝土的μ=0.75X10-5g/(m·h.Pa)。
  二、圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部冷凝的檢驗(yàn)
  單層圍護(hù)結(jié)構(gòu)和外側(cè)透氣性較好的圍護(hù)結(jié)構(gòu),不需進(jìn)行內(nèi)部冷凝受潮驗(yàn)算,對(duì)于外側(cè)有卷材或其他密閉防水層的平屋頂結(jié)構(gòu),以及保溫層外側(cè)有密實(shí)保護(hù)層的多層墻體結(jié)構(gòu),當(dāng)內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)層為加氣混凝土和黏土磚等多孔材料時(shí),應(yīng)進(jìn)行內(nèi)部冷凝受潮驗(yàn)算。
 。ㄒ唬﹪o(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部冷凝受潮判斷
  一般采暖建筑,雖然允許結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生一定量的冷凝水,但是為了保證結(jié)構(gòu)的耐久性和保溫性,材料的濕度不得超過一定的限度。允許增量系指經(jīng)過一個(gè)采暖期,保溫材料重量濕度增量在允許范圍之內(nèi),以便采暖期過后,保溫材料中的冷凝水逐漸向外側(cè)和內(nèi)側(cè)散發(fā),而不致在內(nèi)部逐年積聚,導(dǎo)致濕度過高。
  判別圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部是否會(huì)出現(xiàn)冷凝現(xiàn)象,可以按下述步驟進(jìn)行:
 。1)根據(jù)室內(nèi)外空氣的溫濕度t和確定室內(nèi)外水蒸氣分壓力Pi和Pe計(jì)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)各層的水蒸氣分壓力Pm,并作出“戶”的分布線。對(duì)于采暖房屋,取當(dāng)?shù)夭膳诘氖彝饪諝獾钠骄鶞囟群推骄鄬?duì)濕度作為室外計(jì)算參數(shù)。
 。2)根據(jù)室內(nèi)外空氣溫度ti和te,確定各層的溫度,并從相應(yīng)手冊(cè)中查出對(duì)應(yīng)的飽和水蒸氣分壓力“Ps”,并作出Ps的分布線。
 。3)根據(jù)“P”和“Ps”分布線,比較“P”和“Ps”大小來判斷圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部是否會(huì)出現(xiàn)冷凝現(xiàn)象。“Ps”線與“P”線不相交且處處大于“P”,說明內(nèi)部不會(huì)產(chǎn)生冷凝:“Ps”線與“P”線相交,在“Ps”小于“P”部位有冷凝產(chǎn)生。
 。ǘ├淠缑娴拇_定
  在蒸汽滲透途徑中,若材料的蒸汽滲透系數(shù)出現(xiàn)由大變小的界面,水蒸氣至此遇到較大的阻力,最易發(fā)生冷凝現(xiàn)象。習(xí)慣上把這個(gè)最易出現(xiàn)冷凝,且凝結(jié)最嚴(yán)重的界面,稱做圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的“冷凝界面”。冷凝界面一般出現(xiàn)在沿蒸汽滲透方向絕熱材料和其后密實(shí)材料的交界面處。
 。ㄈ﹪o(hù)結(jié)構(gòu)熱濕耦合的基本概念
  在含濕材料中,溫度差不僅驅(qū)使熱量從高溫向低溫傳遞,而且也驅(qū)使水蒸氣質(zhì)量從一處向另一處轉(zhuǎn)移;同樣,水蒸氣分壓力差不僅驅(qū)使水蒸氣從高濃度向低濃度傳遞,同時(shí)也使熱量從一處轉(zhuǎn)移到另一處。在建筑熱工學(xué)把這種熱濕相互作用、相互影響的現(xiàn)象稱為熱濕耦合。

  三、圍護(hù)結(jié)構(gòu)受潮的防治和控制措施
 。ㄒ唬┍砻娼Y(jié)露的防治和控制
  當(dāng)室內(nèi)表面溫度低于室內(nèi)空氣露點(diǎn)溫度時(shí),將發(fā)生表面結(jié)露現(xiàn)象。提高室內(nèi)表面溫度和降低室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度是避免表面結(jié)露的原則,主要措施為:
 。1)對(duì)正常濕度的房間,外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱阻應(yīng)大于《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》中所要求的“最小傳熱阻”。
 。2)利用保溫材料,增加圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱阻,進(jìn)而提高其內(nèi)表面溫度,是較常用、經(jīng)濟(jì)的方法,不過要結(jié)合實(shí)際情況考慮保溫材料的選擇和設(shè)置位置。通常情況下采用外保溫方法能提高結(jié)構(gòu)內(nèi)表面及內(nèi)部溫度,以減少內(nèi)部冷凝的可能性。采用內(nèi)保溫方法極有可能使保溫材料與結(jié)構(gòu)界面處產(chǎn)生內(nèi)部冷凝,要相應(yīng)地采取措施防止內(nèi)部冷凝的出現(xiàn)。
 。3)利用空氣間層來增加圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱阻。封閉的空氣間層不僅具有良好的保溫作用,而且具有很好的防潮性能。一般將空氣層布置在主體結(jié)構(gòu)低溫側(cè)。若布置在高溫側(cè),則必須采取相應(yīng)的措施排出空氣間層低溫側(cè)可能出現(xiàn)的冷凝水。
 。4)房間使用過程中,應(yīng)保持圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面氣流通暢,以提高內(nèi)表面溫度,避免結(jié)露。家具、壁廚等不宜緊貼外墻布置,一般應(yīng)留5cm的空氣流通間層。
 。5)利用通風(fēng)降低室內(nèi)空氣濕度,從而降低室內(nèi)露點(diǎn)溫度。對(duì)于密閉的房間應(yīng)設(shè)置通風(fēng)口,既可補(bǔ)人新風(fēng),又可進(jìn)行降濕。對(duì)于有濕源產(chǎn)生的房間,如廚房和浴室以及高濕度房間,當(dāng)采用自然通風(fēng)不能消除表面冷凝時(shí),必須設(shè)置排汽罩或風(fēng)機(jī),進(jìn)行局部機(jī)械通風(fēng)以降低室內(nèi)含濕量。
 。6)對(duì)于因室內(nèi)溫度周期性波動(dòng)造成的表面冷凝,可采用蓄熱能力大的材料作內(nèi)裝修,以便延緩內(nèi)表面溫度的急劇下降。
 。7)其他控制措施
  對(duì)于因濕度激增而引起的短期少量結(jié)露,可采用具有吸解濕性能的材料進(jìn)行內(nèi)表面裝修。這些材料能自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度,即使有少量結(jié)露也能被面層吸收,不會(huì)出現(xiàn)明顯的水珠。
  對(duì)于室內(nèi)氣溫已接近露點(diǎn)溫度的高濕房間,如浴室、洗染間等,即使加大圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱阻,也不能防止表面冷凝,此時(shí)應(yīng)盡量避免在表面形成水滴掉落下來,且需設(shè)防水層,以阻止表面凝水滲入圍護(hù)結(jié)構(gòu)中。連續(xù)處于高濕條件下,又不允許屋頂內(nèi)表面的凝水滴落到設(shè)備和產(chǎn)品上的房間,可設(shè)吊頂,使吊頂空間與室內(nèi)相通,讓吊頂有一坡度,有組織地引導(dǎo)凝水,或加強(qiáng)屋頂內(nèi)表面附近通風(fēng)。對(duì)于間歇使用的高濕房間,在其圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面可增設(shè)吸濕能力強(qiáng)且本身又耐潮濕的飾面層或涂層,防止水滴形成。
  (二)內(nèi)部冷凝的防治和控制
  圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部各點(diǎn)溫度對(duì)應(yīng)的飽和水蒸氣分壓力低于該點(diǎn)的實(shí)際水蒸氣分壓力時(shí),會(huì)發(fā)生內(nèi)部冷凝。提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度和降低其內(nèi)部水蒸氣分壓力可避免內(nèi)部冷凝,主要措施為:
  1.設(shè)置多層圍護(hù)結(jié)構(gòu)
  采用多層圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí),材料層次的布置應(yīng)盡量使水蒸氣滲透的通路成為“進(jìn)難出易”。采暖建筑,應(yīng)將蒸汽滲透阻較大的密實(shí)材料布置在內(nèi)側(cè),而將蒸汽滲透阻較小的材料布置在外側(cè)。在進(jìn)行夏季空調(diào)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)防潮設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)注意蒸汽滲透的方向是由外向內(nèi),因此蒸汽滲透阻大的材料應(yīng)設(shè)在外側(cè)。
  2.設(shè)置隔汽層
  經(jīng)內(nèi)部冷凝驗(yàn)算必須設(shè)隔汽層時(shí),可在保溫層水蒸氣流入的一側(cè)設(shè)置隔蒸汽層(如瀝青、卷材或隔汽涂料等)。
  隔汽層應(yīng)布置在水蒸氣流入的一側(cè),所以對(duì)采暖建筑應(yīng)布置在保溫層內(nèi)側(cè),對(duì)于冷庫或空調(diào)建筑應(yīng)布置在隔熱層外側(cè)。若在全年中出現(xiàn)雙向的蒸汽滲透現(xiàn)象,則應(yīng)根據(jù)具體情況決定是否在內(nèi)外側(cè)都布置隔汽層。采用雙層隔汽層時(shí),施工中應(yīng)保證保溫層不能受潮。
  否則在使用中,萬一在內(nèi)部產(chǎn)生冷凝,冷凝水就不易蒸發(fā)出去,所以一般情況下應(yīng)盡可能不用雙重隔汽層。
  設(shè)置隔汽層的條件:
 。1)圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生冷凝;
 。2)由冷凝引起的保溫材料重量濕度增量超過保溫材料重量濕度的允許增量。
  根據(jù)采暖期間圍護(hù)結(jié)構(gòu)中保溫材料重量濕度的允許增量,取保溫層與外側(cè)密實(shí)層的交界處為冷凝計(jì)算界面。冷凝計(jì)算界面內(nèi)側(cè)所需的蒸汽滲透阻按式計(jì)算:
  此估算是建立在前述蒸汽滲透計(jì)算方法基礎(chǔ)之上的,且未考慮冷凝后液相水在材料中的遷移,因此,估算是很粗略的,但是偏于安全。
  3.設(shè)置通風(fēng)間層或泄汽排水溝道
  采用設(shè)置通風(fēng)間層或泄汽溝道的辦法最為理想,能讓進(jìn)入保溫層的水分有個(gè)出路,特別適用于濕度高的房間(如紡織廠)的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及卷材防水屋面的平屋頂結(jié)構(gòu)。
  4.冷側(cè)設(shè)置密閉空氣層
  在保溫層外側(cè)設(shè)置密閉空氣層,可使處于較高溫度側(cè)的保溫層保持干燥。
  5.綜合防潮措施
  在實(shí)際的應(yīng)用中,往往是采用綜合的措施即同時(shí)采用上述兩種或兩種以上的措施。
  (三)地面泛潮的防治和控制
  在夏熱冬冷地區(qū)和夏熱冬暖地區(qū)的建筑中,潮霉季節(jié)地面冷凝泛潮現(xiàn)象普遍存在,底層地面特別嚴(yán)重。地面下部宜采取保溫措施或架空做法,可使地面保持較高的溫度,減少冷凝現(xiàn)象發(fā)生。
  防治和控制地板泛潮的原則,一是使室內(nèi)空氣濕度不要過高;二是使地板表面溫度不要過低;三是避免室外濕空氣與地面直接接觸。
 。1)采用蓄熱系數(shù)小的材料和微孔吸濕材料作地板的表面材料。光滑而密實(shí)的面層,如水磨石和水泥地面等,容易冷凝泛潮,微孔吸濕材料,如微孔地面磚、大階磚等作面層時(shí),則防潮效果較好。素混凝土、三合土、木地板等地板飾面,雖然在夏天對(duì)降溫稍有不利,但對(duì)于防止和控制潮霉期地板泛潮卻有良好的效果。
 。2)在建筑上裝置便于調(diào)節(jié)開啟的門窗進(jìn)行間歇通風(fēng)。例如,裝置百葉窗、窗頂設(shè)置小型通氣孔及設(shè)推拉活動(dòng)窗扇等。還可以設(shè)置半截腰門、高門坎等。同時(shí),房間要盡量爭取日照,以加速水分蒸發(fā),提高地板溫度。
 。3)采用空氣間層控制地面泛潮。房屋底層地面,尤其在高地下水位地區(qū)的房屋底層地面,地面潮濕程度加重,故應(yīng)注意設(shè)置防潮墊層措施,如加粗砂墊層或涂瀝青或設(shè)瀝青油氈防潮層等。